乡村洪涝灾害救生系统设计

任梅　黄淦

关键词：乡村 洪涝灾害 救生 系统设计 防汛救灾

中图分类号：X956 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2022）09-0056-04

引言

中共中央、国务院印发的《乡村振兴战略规划（2018-2022年）》中提出“加强农村防灾减灾救灾能力建设：坚持以防为主、防抗救相结合，坚持常态减灾与非常态救灾相统一，全面提高抵御各类灾害综合防范能力。加强农村自然灾害监测预报预警，解决农村预警信息发布‘最后一公里问题。”《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》即2021年中央一号文件中指出，“举全党全社会之力加快农业农村现代化，让广大农民过上更加美好的生活……加强乡村公共服务、社会治理等数字化智能化建设。”

作为肩负时代使命的设计师，立足于我国乡村振兴战略大背景，关注全球生态危机，运用现代化的方式方法，探索设计助力乡村防灾减灾救灾安全建设新模式是当下义不容辞的义务与责任。

一、洪涝灾害频发，全球面临考验

暴雨洪涝是众多气候事件中发生频率高、影响范围广且严重的一项自然灾害。2021年，全球各地包括德国、日本、美国等国家均发生严重洪涝灾害，7月下旬我国河南暴雨更是突破历史雨强极值，造成1453万人受灾，302人遇难，50人失踪。[1]8月湖北省发生极端强降雨天气，致全省36县76.62万人受灾，转移安置2.42万人。[2]10月，山西爆发严重洪灾……

极端天气引发的洪涝灾害是世界各国面临的长期慢性重大灾害之一[3]，2021年8月9日，联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）发布2021气候变化报告称，极端天气事件将更频繁发生，全球所有地区都将面临气候变化加剧的考验。[4]在频发的洪涝灾害中最大程度地保障受灾群众的人身安全，对提升我国防汛救灾能力具有重大意义。

二、乡村防汛救灾安全建设相对薄弱

洪涝灾害主要分为城市内涝和乡村洪灾。

城市内涝主要是因为城市地面渗水性差，水塘较少，排水系统不够健全。城市面对暴雨时容易造成内涝，影响当地的交通系统。此外，城市人口密集，发生内涝时影响的人口较多，易造成极大的经济损失。[5]

而乡村是防汛体系的最末梢，也是薄弱环节和重点区域，农田、养殖、房屋等受损较为严重，波及面更大。乡村地区的汛情往往比城市更为严重，主要原因有以下四点。第一、农村的水利基础设施薄弱，防洪标准比城市低很多，能起到防汛作用的湖泊面积也在逐年减少;第二，农村的灾前预警能力弱，难以预测决口出现，需要人工巡检堤防来发现灾情。一旦出现决口，洪水将迅速流向村庄，依靠人力来传播汛情的方式在这种情况下显得过于低效;第三，公共救援力量主要集中在城市，在灾情发生后乡村等待救援的时间更长。乡村人口以老人小孩居多[6]，自救能力较差，往往难以坚持到救援队到来;第四，会使用电子设备的乡村人口少，求救渠道少，在社交媒体上存在感低，导致乡村灾情容易被忽视。[7]

今年入汛以来，乡村不设防的状况如道路冲毁、电力、通讯和交通中断的状况被屡屡报道，反映出我国现阶段乡村防灾减灾、应急管理体系等安全建设环节还依旧薄弱。在现阶段全面推行乡村振兴战略的大背景下，乡村安全建设尤应加强。[8]万事人为本，乡村洪涝灾害中的受灾群众救生环节更应列为重中之重。

三、乡村洪涝灾害救生系统流程与现存问题

在现有的洪涝灾害救生系统中，灾中救援包括以下几个阶段：预警通知、灾民求救、等待救援、实施救援。

（一）预警通知是防灾减灾中心向基层人民传递信息的阶段，信息传达的高效性是救生和避难的关键。而在消息滞后的乡村地区传递信息显得更为困难，许多老人不会使用手机，需要村委挨家挨户喊着喇叭通知。乡村地广人稀，此方法耗时耗力，还有遗漏的风险。

（二）灾民求救阶段是灾民向防灾减灾中心反馈信息的流程，不会使用智能手机以及在手机泡水、无信号的情况下，灾民用何种方式来高效地发出求救信息是关键。从防灾减灾中心的角度分析，若是信息反馈不正确不及时，则难以反映各个地区的真实受灾情况，影响物资调度和救援队分配準确性、及时性。

（三）等待救援阶段也是灾民自救阶段，由于救援队前往受灾地区需要一定的时间，灾民必须保持体力，在安全的地方等待救援人员的到来。此阶段最容易出现人员伤亡。没有救生用品辅助、行动能力较弱的老弱妇孺是高危人群，高层建筑较少的乡村地区是高危地区。

（四）实施救援阶段，救援人员需要掌握灾民的具体位置，以节省救援时间。经过长时间的等待，身体虚弱的灾民可能无法发出呼救，导致搜寻时间延长。

四、乡村受灾群众救生需求分析

（一）乡村人群特点

乡村地区受灾波及面大，各方面设施较为落后，生命威胁更高。乡村人口以老人和小孩为主，文化程度相对较低，不会使用电子设备上网查看汛情和向救援队求救，行动能力也更弱。能满足此部分弱势群体需求的设计，也会适用于文化程度高、行动能力强的乡村居民和年轻人。

（二）乡村救生产品用户需求

乡村人口对于救生产品的需求有以下几点：

1.易用性：产品操作简单易上手，学习成本低。

2.高效性：在时间紧迫的灾害面前，产品的操作步骤要少，功能实现的速度要快。

3.容错性：面对灾害生命攸关，关键的救生功能不会由于误操作而关闭。

4.通用性和牢固性：由于农村青壮年大多在外打工，农村人口的自救能力较弱。行动不便的老人和尚未发育完全的儿童，往往没有足够的力量在洪水中抓住漂浮物，救生产品必须有足够的通用性和牢固性。

（三）乡村受灾群众用户旅程图

根据救生系统流程和用户需求的分析结果，得出洪涝灾害救生系统的用户旅程图（图1），图中表现出目标用户可能会遇到的情景、痛点以及设计的机会点，为之后的设计方案提供依据。

五、设计助力乡村洪涝灾害救生系统安全建设

（一）设计定义：聚焦灾民需求，涵盖社会、政府协作与宏观调控洪涝灾害完整的防灾抗灾系统包括灾前预防（理论的建立与知识的普及、软硬件设施的建设、相关标准法规的制定）、灾中救援（堤防决口的抢险、人员的救援、物资的运输）、灾后重建（房屋安置、资金补助、心理疏导）。本课题主要聚焦灾中救援环节（具体包括预警系统和救援系统），从产品、技术、服务、社会等几个层面进行可持续的系统设计，针对乡村地区住房分散、通知效率低、求救渠道少、自救能力弱、救援时间长等痛点，优化救生流程，提高信息传播效率和利用率，以实体产品为媒介保障遇险人员的生命安全，帮助救援人员搜寻灾民。具体设计中分为核心功能和附加功能，核心功能聚焦于救生过程中灾民的直接诉求，附加功能涵盖救生过程中社会与政府的协作与宏观调控，具体设计定义见图2。

（二）系统架构：由点到面，各组织部门紧密团结合作

通过对救生系统流程的分析，可以得出乡村洪涝灾害救生系统的使用者角色（利益相关者）有：发布洪涝预警的气象局和水利局、直接负责通知居民的基层防控中心（如村委等）、调度救灾物资和救援人员的救援机构和慈善机构、实施救援的基层救援人员以及受灾群众。结合使用者角色在救生系统中的行为以及相关问题点分析，依据系统设计的方法，得出洪涝灾害救生系统架构（图3）。

（三）产品-技术-服务-社会一体化系统设计

抗洪救灾是国家和社会为防止和挽救自然灾害对人类造成的损害进行的斗争活动。因此，乡村洪涝灾害救生系统不仅包含传统的产品、技术和服务，同时也包含社会层面的可持续拓展。产品-技术-服务-社会四要素在救生系统设计中相互影响相互推进（图4），共同营造可持续发展的长治久安社会环境。通过设计的介入，引入现代化的手段，可以大大地提升乡村防灾减灾救灾能力。

1.产品：信息交换媒介，保障灾民安全

本乡村洪涝灾害救生系统在基层防控中心和受灾人群之间增加实体产品为信息交换媒介，节省传统人力通知方式所消耗的宝贵救援时间，实现信息传递和反馈的闭环，从而提高救灾物资和救援人员调度的精确性、及时性。为用户提供的救生产品能在基层救援人员和受灾人群之间及时建立联系，提高救援效率，保障受灾群众生命安全的同时给予其心理抚慰。

2.技术：乡村现代化支撑

通过综合运用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）、分区集计数据、Logistic 回归模型和神经网络预测模型等技术，乡村洪涝灾害救生系统能即时完成各项大数据及微数据的传输与分析，保证各使用者角色之间的有效沟通。[9、10]3.服务-社会：乡村安全建设后盾在本系统设计中，信息传递有下传和反馈两条线路。服务过程与社会紧密连接，因此对服务和社会要素一并进行阐述。

（1）预警通知：在洪涝灾害发生前，气象局和水利局通过结合雷达、卫星、地面气象站等多方数据发布洪涝预警，预警信息下传到基层防控中心，如村委、居委等，基层防控中心收到预警后，启动安装在各个住户附近的防洪產品的警报功能，以此通知居民撤离，实现预警信息的下传。

（2）实施救援：收到预警信息的救援机构和慈善机构开始调度物资和人手，准备实施救援。信息的反馈由受灾群众按下防洪产品的求救键开始，受灾群众的位置信息和人数信息反馈给基层防控中心，再由防控中心将整理后的信息反馈给救援队，得到反馈信息的救援队能更准确地掌握受灾情况。

（3）物质流分配：由救援机构传向救援人员，再由救援人员传向受灾群众的物质流（生活物资）也可以根据反馈信息进行分配。

（4）行为流调整：在行为流方面，救援机构对救援人员的人员调度行为也能依据反馈信息进行调整，得到位置信息后，救援人员对受灾群众的救援行为也将更加高效。

（四）乡村救生产品设计

1.产品功能定义：本系统设计以实体产品作为媒介和支撑，产品的设计原则遵循以用户为中心的设计方法，贯穿“预警通知、灾民求救、等待救援、实施救援”每一个环节。主要使用场景为洪涝灾害高发的乡村地区，防洪产品将安装在每户居民家中，或是分散在村里，保证每户居民附近的一定范围内都有防汛救生产品，提高信息的传播效率，帮助农村老人儿童获救。后期，在信息发达的城市地区，也能用于高危场所和低洼区域的救生及警报工作。

2.洪涝险情应急箱：防汛救生产品分为两个部分，洪涝险情应急箱，以及应急箱内收纳的颈戴式救生环。应急箱承载着收纳救生环、预警通知、知识普及以及一键求救的功能。主要功能如下：

（1）洪涝预警通知装置：洪涝险情应急箱上装有大分贝扬声器和红色警报灯，发生汛情时以最简单高效的方式通知附近的居民，保障不会使用手机、没有看到新闻的人们能够收到通知，且在夜间突发情况下也能有较好的应用效果。

（2）危险求救装置：洪涝险情应急箱内有一键求救按钮，操作简单直接，避免了不会用手机、手机泡水、无信号等无法求救的状况。按下后，防洪抗洪中心将会收到求救信息，便于掌握险情、及时派出救援人员。（图5）

3.颈戴式救生环：颈戴式救生环平时收纳在险情应急箱内，遇到险情的时候，灾民可以快速携带并置于颈部，在灾民逃生途中起到防落水、呼救、辅助救援的作用。具体功能能如下：

（1）落水漂浮装置：颈戴式救生环内装有气囊式漂浮装置，在不慎落水时气囊自动打开，也可以拉动拉柄触发气囊。自动触发式气囊能保证灾民在昏迷、受伤等行动不便的情况下的生命安全。气囊设计选用醒目的亮橙色，便于搜救人员发现。

（2）位置信息装置：颈戴式救生环内搭载GPS信号发出装置和电池，在触发气囊后启动，搜救人员能通过位置信息及时找到灾民。同时，救生环上配有大分贝口哨，用于在遇难时引起注意，GPS装置没电的情况下也能保证灾民位置的明确性。（图6）

（五）乡村救生服务流程设计

从用户角度体验到的服务流程是本系统设计中重要的设计点，本研究以产品为媒介，为用户（灾民）提供更好的服务体验，补充传统洪涝灾害救生系统中忽视的服务流程设计，绘制了洪涝灾害救生系统服务蓝图（图7）。服务流程有“预警通知、灾民求救、等待救援、实施救援”这四个阶段。

1.预警通知：根据雨量、水位、流速等实测数据进行实时分析，运用数据可视化技术处理相关数据，得到洪涝灾害的预警信息。基层单位收到预警通知后发出警报，使得分散在各个住户、居民楼、高危场所的防洪箱闪烁警报灯并发出轰鸣声，以实现预警信息的向下传递。

2.灾民求救：灾民使用防洪箱发出求救信号，求救信息将反馈到防控中心，实现险情信息的双向交流。后台的防控中心收到求救信息后，对求救数量信息、位置信息、时间信息等进行分析和处理，得出可视化的信息结果，用于掌握洪灾情况，反馈给救援部门，高效调配救援人员、生活物资和医疗资源。

3.等待救援：由于救援力量大多集中在城市地区，且乡村交通不便，救援人员需要一定的时间赶往现场。在等待救援的时间内，灾民们根据防洪箱上的指示，戴上救生环、做好撤离准备。

4.实施救援：为防止落水，救生环使用液态CO2气囊技术，装有压缩二氧化碳的钢瓶与气囊连接，触发装置内使用水溶性材料，可以手动拔出或是遇水启动。触发装置还与GPS装置的电池相连，气囊启动后电池联通，发出的GPS信号可以帮助救援人员掌握位置信息。GPS装置落水前不耗电的设计，能避免经常充电或换电池，节省产品的运营成本。

（六）设计助力

鄉村安全建设的可持续应用推广和展望乡村洪涝灾害救生系统可以在多种场景下应用，前期主要运用于防灾抗灾薄弱的乡村地区，其推广和运用的“商业模式画布图”见图8。在乡村铺设完成后也可覆盖到城市高危地区，助力城市防洪抗灾。除了用于洪涝灾害场景下的城市内涝及乡村洪灾的救生工作，在改变应急箱的内容模块后，还能用于地震、台风等多种灾害的救生工作，在最大程度上保障人民群众在各类灾害中的生命健康。乡村洪涝灾害救生系统不仅能实现产品-技术-服务-社会一体的发展闭环，还能在其他使用场景、灾害领域不断扩展，真正达到可持续系统设计的要求。

结语

频频发生的洪涝灾害每年在全球范围内造成了巨大的经济损失和人员伤亡，如何进一步减少经济损失和人员伤亡是亟待解决的问题。本文围绕洪涝灾害背景下，乡村地区住房分散、通知效率低、求救渠道少、自救能力弱、救援时间长等痛点，运用数据可视化技术、地理信息系统、全球定位系统、分区集计数据、Logistic回归模型、神经网络预测模型、液态CO2气囊技术等，进行完善的洪涝灾害救生系统设计，优化信息传递和反馈效率，提高洪涝灾害的救生效率，保障灾民的人身安全，补充传统救生系统中忽视的服务流程设计，提升乡村防灾救灾安全建设水平。在技术更成熟的未来，本系统及产品可以可持续地应用于更多灾害场景下的人员救助，满足更高层次的使用需求，争取实现灾害救援零伤亡。